Ampyx power
Ils font parler d'eux en Irlande Beyond The Sea
A l'occasion de la COP21, de nombreux articlesparaissent dans les journaux nationaux.
Ce fut aussi l'occasion de publier la première vidéo des tests sur le chalutier au Canada.
Mercredi 17 Juin : les démonstrations prévues dans le cadre de l'AWEC étant annulées, ma journée était libre. J'ai contacté Peter Renssen de Kitetender (www.kitetender.nl), et rendez-vous fut fixé vers 15h à Amserfoort (à 1h en train de Rotterdam). La météo annonçait un vent de sud-ouest d'une quinzaine de noeuds, il fut décidé d'aller naviguer à Almere.
Le camion Kitetender est arrivé avec un bateau sur la remorque. Il s'agit de la version commercialisée (Kitetender 400, de 4,4m de long), qui fait suite au développement sur un proto de 6m de long. En attendant la version habitable de 10,10m ou la version sur foil...
Le vent paraissant assez fort, et pour assurer la sécurité pour cette première sortie ensemble nous avons préparé une aile de 7m2. Commencer avec une petite aile est sage et peu pénalisant pour l'apprentissage (contrairement au kite). Dans les mêmes conditions nous aurions pu mettre une 18m2.
Le kiteboat a moins de volume sur l'avant comparé à un dériveur de la même taille (pas besoin de contrer le couple à piquer de la voile). Les volumes et la position de l'équipage ont été étudiés pour que l'avant du bateau ne s'envole pas trop (ce qui serait plus le cas avec une coque de dériveur). L'arrière est large pour avoir une coque planante.
Un des avantages de la solution kitetender est que n'importe quelle aile de kitesurf peut-être utilisée. L'absence de poulies/renvois permet d'avoir un contrôle direct de l'aile, ce qui est important notamment dans le vent faible.
La fixation se fait grâce à un wichard release dans le chicken loop. Attention celui-ci ne peut alors plus être utilisé. L'aile est fixée à un micro mât. Tous les efforts sont transmis par cette pièce de conception difficile notamment à cause de la présence de la dérive en-dessous. Le leash est accroché au bateau.
Le safran se monte facilement (verrouillage avec une manille/goupille). C'est un modèle remontant très pratique (notamment en cas de collision, tout comme la dérive).
Un petit bouchon à fermer à l'arrière, la dérive à relâcher est on est prêt à partir.
Pour le départ, le pilote s'assoit dans le fond du bateau (position pas très confortable), posé totalement sur la plage au bord de l'eau (pour éviter un départ inopiné...). L'aile est lancée classiquement en bord de fenêtre, puis le pilote vient la placer (doucement) au zénith (toujours pour éviter un départ non voulu du bateau). Le barreur pousse ensuite le bateau à l'eau et s'assure du bon fonctionnement du mécanisme permettant de descendre le safran. Une fois à l'eau, le bateau glisse sur l'eau et devient très vite manœuvrant. Pas besoin de traverser la fenêtre avec l'aile, contrairement au kitesurf, le bateau file déjà à quelques nœuds juste en mettant l'aile à 1h.
Le pilotage du kite se fait comme pour une aile classique. Cependant la ligne centrale étant attachée au bateau, on ne ressent pas la totalité des efforts dans le kite, et il est plus difficile de se rendre compte de la traction du kite, mais également de sa position, ce qui oblige à regarder plus souvent vers le ciel pour bien voir où est le kite (ce qui peux créer une fatigue visuelle, notamment avec un ciel nuageux blanc et lumineux comme au début des essais). Une bonne paire de lunette de soleil est à mon avis vivement conseillée. Mais attention dans ce cas, à continuer à bien voir malgré les paquets d'eau qui arrivent parfois dans le visage du pilote ou du barreur... La tension du kite peut cependant se ressentir par la gite du bateau (ce qui est un avantage du monocoque par rapport au multicoque). Et on sent bien toute la puissance de l'aile dans les accélérations.
La position n'est parfois pas très confortable, si le cerf-volant tire d'un coup, on peut se retrouver avec les parties intimes dans le mini-mât...
De manière générale la barre est trop éloignée ce qui oblige à se plier en deux pour choquer ou pour régler le trim (j'ai un peu le même problème en kite). La proximité de la coque donne envie d'appuyer son dos, mais il n'y a pas vraiment d'assise pour le dos (les bords du bateau sont arrondis, mais combi et gilet restent bienvenus pour faire un petit coussin).
Au niveau de la vitesse, le kiteboat est capable d'atteindre 21kt avec 25 kt de vent (mais c'est inconfortable). Nous n'allions pas à cette vitesse, mais nous avons pu déjauger plusieurs fois, même avec une 7m2.
Pour la manœuvre d'empennage, le pilote doit simplement faire passer progressivement l'aile d'un bord à l'autre en passant pas le zénith. Il faut en même temps faire glisser ses fesses sur le fond du bateau, au fur et à mesure qu'il tourne. Le barreur change de coté avant de faire tourner le bateau (le bateau est ouvert sur l'arrière et il est arrivé que le barreur tombe à l'eau).
A noter un petit défaut qui sera probablement corrigé dans une prochaine version :
en empannant, les fesses du pilote passent sur le taquet qui coince le
bout empêchant la dérive de remonter. Du coup, une fois sur deux le bout
lâche et la dérive remonte.
Nous n'avons pas viré de bord, mais le bateau remonte assez bien au vent, grâce à la dérive et à ses carres.
Il est possible de faire un peu de marche arrière, mais cela reste à éviter car le bateau est ouvert sur l'arrière (et se remplit donc d'eau).
Je n'ai pas pris la barre, car échanger les postes entre le barreur
et le pilote n'est pas aisé en mer, et car Peter qui était fatigué de
ces navigations de la veille et de la longue route, ne voulait pas
prendre de risque. Le bateau semble en tout cas équilibré. D'après Peter, le bateau est réactif à la barre. Le barreur doit notamment être attentif à grande vitesse. Une précaution à prendre et de barrer vers le vent pour tendre les lignes (il est arrivé que le bateau
passe sur les lignes, ce qui n'est pas bon du tout...).
Nous avons évité de nous mettre volontairement dans des situations difficiles, mais j'ai pu avoir des réponses à mes inquiétudes grâce aux échanges avec Peter :
Il arrive au bateau de chavirer (par exemple si le cerf-volant passe en pleine fenêtre au ras de l'eau). Cependant cela n'est pas trop grave, car en l'absence de mât et de voile le bateau est simple à redresser.
En cas de perte d'un équipier, il faut larguer rapidement le cerf-volant (maitrise du bateau seul possible mais délicate). Le bateau n'est plus vraiment manœuvrant, mais dérive moins qu'un voilier, ce qui permet à l'équipier de revenir à la nage. On comprend dans cette situation l'intérêt que pourrait avoir un pilote auto.
Si le vent tombe, il y a possibilité de rouler les lignes et de tenir l'aile sur le bateau pour rentrer. Il y également un anneau pour passer un bout de remorquage.
Il n'y a pas de rangements prévus pour l'instant mais il y a la possibilité de percer la coque pour mettre des points d'attache pour des filets (attention à éviter les renforts). Les trappes d'accès servent seulement pour accéder à l'axe de la dérive.
Concernant le transport, il est possible de mettre le bateau sur le toit d'une voiture (barre de toit de 1,4m). Et évidemment pas de mât!
La coque blanche offre la possibilité de mettre des autocollants personnalisés.
Peter souhaiterait développer un réseau d'agents dans différents pays, notamment au sein des écoles de kite. La production est pour l'instant réalisée aux Pays-Bas (70h de main d’œuvre).
Edit Novembre 2015 :
Peter m'a informé que le système de sécurité avait été modifié. Un nouveau système de largage est maintenant utilisé (moins cher et n'ayant pas le défaut du wichard release qui s'élargit empêchant parfois le largage). Le leash a également été raccourci afin d'éviter de se prendre dedans.
Il m'a aussi assuré que les positions de certains éléments d'accastillage ont été modifiées pour éviter le problème avec la dérive qui remontait.
Kitetender sera en France en 2016 pour le défi kite et le festikite.
Et en bonus pour les courageux qui sont allés au bout de l'article, voici la toute dernière vidéo de Kitetender !
Le sujet proposé en Septembre a été retenu. Trois élèves en 3ème année, François VALENTIN, Charline MOINEAU, Thierry DAUMAS, vont donc travailler sur la simulation des kites de Novembre jusqu'à leur soutenance en Mars.
Voici le sujet :
Simulateur d'un système de récupération de l'énergie éolienne par des kites.
Le
mât et les fondations d'une éolienne doivent résister à l'effort de
flexion exercé par la force du vent sur la turbine. Ils constituent une
part importante du coût d'une éolienne. Une solution alternative basée
sur l'utilisation de cerfs-volants à la place des pâles permettrait de
supprimer le mât et ainsi de réduire considérablement le coût et
l'empreinte écologique des éoliennes, notamment pour l'offshore flottant. L'amélioration de la résistance en
traction et des durées de vie des fibres polymères permet aujourd'hui
d'envisager des application industrielles (cf Makani Power et autres).
L'équivalent sous-marin repose sur les mêmes principes et
permet de récupérer l'énergie du courant à la manière d'une hydrolienne (cf Minesto).
Le
but de cette étude est de reprendre les simulateurs existants kiteEnergySimulator (ECN 2013) et FreeKiteSim (TU Delft)
puis d'étudier la possibilité d'ajout d'un couplage avec un modèle
simple de plateforme marine (flotteur/navire, ancre-sous marine, câble
tracté),
Le développement se fera en python (langage haut-niveau comme matlab).
Les livrables du projet sont : - le code de calcul modifié et quelques exemples
- un rapport de synthèse décrivant le modèle (hypothèses, équations) et
les choix retenus pour l'implémentation, ainsi que la description de
quelques exemples de simulations.
Je cherche à réaliser un codeur peu cher pour avoir la position des moteurs à courant continu.
J'ai testé une solution à base de "potentiomètre numérique" ou "rotary knob"
Il s'agit en fait d'encodeur en quadrature.
Le capteur que j'utilise permet de compter 24(ou 12?) pulsations par tour (soit 15°).
Pour une mèche de 1cm, cela donne une précision de l'ordre de 3mm.
Cela semble suffisant (des capteurs comptant environ 300 pulsations vont coûter dans les 20€, celui-ci 1€50).
Ce capteur est en général utilisé pour faire des incréments manuels.
Il y a donc des crans à chaque pulsation.
Afin de supprimer ces crans j'ai démonté le capteur. Pour cela il faut retirer une pièce métallique qui tient l'ensemble. On se retrouve alors avec une une partie avec le manche, et une partie avec les pins.
En tirant sur le manche il est encore possible de le désolidariser de la partie métallique. Entre les deux, il y a une pièce métallique qui fait ressort et pousse un ergo métallique sur les crans gravés dans la pièce plastique. Il suffit d'inverser le sens de cette pièce métallique pour supprimer l'arrêt aux crans.
Le montage est ensuite très simple. La pin centrale est reliée à la masse, et les autres pins à deux pins digitales.
Je me suis basé sur le code de J.Carter (of Earth) (que j'avais déjà utilisé pour la règle). J'ai fait seulement une modification afin de pouvoir utiliser la résistance de pull up interne et simplifier le circuit.
J'avais des soucis pour détecter les butées. Pour l'instant le limiteur de couple empêche de griller le moteur, mais ce n'est pas suffisant.
J'ai donc cherché à utiliser un capteur de fin de course. On les trouve sous le nom de microrupteur ou microswitch en anglais.
J'en ai acheté un chez E44.
Un microswitch peut également être récupéré dans une souris (selon l'application n'importe quel bouton peut en fait faire l'affaire).
En l'absence de documentation, j'ai vérifié avec un ohmmètre quelles étaient les connexions.
Common est sous l'interrupteur
Le normalement fermé est à l'autre extrémité
Le normalement ouvert au milieu.
Pour tester le capteur, c'est très simple : utiliser le script arduino DigitalInputPullUp (il permet d'économiser une résistance et des fils de connexion par rapport à l'exemple Button), brancher le common au ground et une des autres pins à D2.
Appuyer et regarder la led de l'arduino s'allumer ou s'éteindre.
La difficulté reste maintenant dans l'intégration mécanique du capteur.
Cela peut se faire en soudant le composant sur une plaque support, on en le vissant ou le cloutant via deux trous "horizontaux" de 1mm de diamètre et espacés de 6.5mm.
Je teste actuellement un capteur ultrason. Pas forcément de rapport direct avec Robokite, mais on pourrait imaginer des capteurs sur les oreilles de l'aile afin de détecter la proximité du sol ou pour réguler le vol en bord de fenêtre.
Le capteur utilisé est un HC-SR04, acheté chez Robomanie (environ 5€).
J'ai modifié le programme (lien ci-dessus) afin d'avoir une sortie série au lieu d'une sortie sur un afficheur LCD.
J'ai ainsi pu vérifier et comprendre les caractéristiques annoncées du capteur. Zone aveugle : le capteur peut ne pas voir un obstacle à moins de 2 à 4cm.
Portée max : la portée annoncée est de 4m, mais on continue à voir jusqu'à 5m.
Bruit : le bruit de la mesure est de l'ordre du cm.
Angle de réflexion : si la surface de réflexion fait un angle de plus de 30° on ne reçoit plus l'écho.
Directivité : le capteur est assez directif. Le cône serait de 15°.
Précision : Par contre, pour 50cm attendu je mesure 65cm (sur du parquet). A creuser pour vérifier si la mesure est bien linéaire.
Consommation : la consommation annoncée du capteur est de 15mA. J'ai vérifié que le capteur marchait si alimenté par une "digital pin" (40mA).
Fréquence de rafraîchissement : elle dépend de la distance mesurée. En
l'absence d'écho la fréquence de rafraîchissement devient faible (de
l'ordre de 0.2s, ce qui correspond au temps pour parcourir 60m par le
son).
Montage : 4 trous de 1mm de diamètre ont été prévus (4,25x1.75cm). Prévoir 5mm de tube. Plusieurs supports sont disponibles sur Thingiverse
Connections : un connecteur coudé était déjà soudé sur la version que j'ai acheté
La limite sur l'angle de réflexion peut sembler pénalisante car il faut que le flux ultrason soit bien dirigé à la verticale pour être perpendiculaire à l'eau. Mais de toute manière mesurer la distance à une surface
inclinée est par nature imprécis, donc cela n'est pas vraiment pénalisant. Cela peut au contraire être un avantage, car cela permet de
monter le capteur parallèlement à une surface, sans que la mesure ne
soit perturbée.
Une autre solution serait de placer différents capteurs avec des inclinaisons différentes, et de prendre la plus petite des mesures.
J'ai
l'impression que la distance dépend également du revêtement de la
surface (elle augmente sur un tissu). Pas de problème pour mesurer la
surface de l'eau (j'ai testé avec une bassine)
En l'absence d'écho, le capteur donne une distance (variable) de l'ordre de 40m. Peut-être cela correspond-il à un time-out?
Afin d'améliorer la vitesse de rafraîchissement, j'ai modifié la fonction de mesure afin de lui rajouter un time-out de 50ms, qui correspond à la durée pour parcourir 15m (un peu plus de 2 fois 5m). Maintenant je reçois un zéro pour les mesures aberrantes, ce qui est plus facile à détecter. Et surtout, cela tourne beaucoup plus vite.
Cela devient surtout important lorsque j'essaie de lire plusieurs capteurs sur la même carte arduino (3 dans mon cas). Si un capteur ne reçoit pas d'écho, il pourrait bloquer les autres.
Les trois capteurs ultrasons reliés à un arduino uno
A priori, il y a peu de risque d'interférence entre les capteurs, car ils fonctionnent les uns après les autres. Cependant l'ajout du time-out peut créer un problème si les capteurs sont face à face à une quinzaine de mètre.
Voici une courbe montrant les mesures (avec le nouveau serial plotter d'arduino 1.6.6). Au début de l'enregistrement le capteur était collé au sol. je l'ai soulevé d'une quinzaine de cm, puis je l'ai reposé. On peut voir sur la courbe qu'il y a des problème de mesure à moins de 5cm, au début, mais surtout sur la deuxième moitié de la courbe où la distance recommence à augmenter alors que le capteur est presque collé au sol. On peut également voir le bruit sur la mesure qui est de l'ordre du centimètre. La résolution du programme initial était d'un cm ou d'un pouce. J'ai modifié le programme pour avoir moins de bruit de quantification.
Armand Torre
Le dernier gréement d'Armand Torre. Ce n'est pas un kiteboat, mais cela fait réfléchir au lancement (et notamment au risque de chavirage, même avec un petit mât...).
Formation kiteboat
L'UCPA commence à proposer des stages sur des engins à foil. A quand les cours de kiteboat? RescueMe
Ce n'est pas un kite, mais RescueMe
est un ballon de sauvetage qui tient dans une capsule. Un kite pourrait
également marcher ou améliorer le fonctionnement les jours de vent.
